DE112008002148B4

DE112008002148B4 - Verfahren zum dreidimensionalen Messen der Höhe eines Objektteils

Info

Publication number: DE112008002148B4
Application number: DE112008002148.1T
Authority: DE
Inventors: Takahiro Mamiya
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 2007-08-08
Filing date: 2008-07-18
Publication date: 2016-01-21
Anticipated expiration: 2028-07-19
Also published as: US20100194855A1; KR20100051589A; CN101889190B; JP4931728B2; DE112008002148T5; TWI384194B; WO2009019966A1; JP2009042015A; CN101889190A; TW200916719A; KR101152842B1; US8436890B2

Abstract

Verfahren zum dreidimensionalen Messen einer Höhe eines zu messenden Objektteils (K), wobei das Verfahren eine Kombination aus einem Verfahren zum räumlichen Kodieren und einem Phasenverschiebungsverfahren ist und die Schritte umfasst: – Bestrahlen des Objektteils (K), mit einer Mehrzahl für das Phasenverschiebungsverfahren verwendeten ersten streifenförmigen Lichtmustern; – Abbilden des mit den ersten streifenförmigen Lichtmustern bestrahlten Objektteils (K) um eine erste Mehrzahl von Bildsätzen zu erzeugen; – Berechnen, unter Verwendung des Phasenverschiebungsverfahrens, von ersten Höhendaten, sogenannten Kandidatenhöhen des Objektteils (K) auf der Grundlage der ersten Mehrzahl von Bildsätzen, wobei die Kandidatenhöhen aufgrund der Phasenbeziehung mehrdeutig sind; – Gewinnen von zweiten Höhendaten des Objektteils (K) aufgrund von Bibliotheksdaten; wobei falls die zweiten Höhendaten kleiner als ein vorbestimmter erster Wert sind, – die tatsächliche Höhe des Objektteils (K) nur unter Verwendung des Phasenverschiebungsverfahrens bestimmt wird, ohne das Verfahren zur räumlichen Kodierung anzuwenden; und falls die zweiten Höhendaten größer oder gleich als der vorbestimmte erste Wert sind, – das Objektteil (K) mit zwei oder mehr unterschiedlichen zweiten streifenförmigen Lichtmustern, für das Verfahren zum räumlichen Kodieren, bestrahlt wird, – das mit den zwei oder mehr unterschiedlichen zweiten streifenförmigen Lichtmustern bestrahlte Objektteil (K), abgebildet wird um eine zweite Mehrzahl von Bildsätzen zu erzeugen; – eine Linienordnungszahl des Objektteils (K), zur Unterscheidung von identischen Phasenwinkeln in ...

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum dreidimensionalen Messen der Höhe eines zu messenden Objektteils, wobei das Verfahren eine Kobination aus einem Verfahren zum räumlichen Kodieren und einem Phasenverschiebungsverfahren ist.
[Hintergrund der Erfindung]
Wenn ein elektronisches Bauteil auf einer Leiterplatine befestigt wird, wird im Allgemeinen zuerst eine Lötpaste auf ein bestimmtes Elektrodenmuster, das auf der Leiterplatine angeordnet ist, aufgedruckt. Das Haftvermögen dieser Lötpaste wird dann verwendet, um das elektronische Bauteil vorübergehend auf der Leiterplatine zu befestigen. Anschließend wird die oben beschriebene Leiterplatine in einen Reflow- oder Wiederaufschmelzlötofen befördert, in dem in einem Standard-Reflow-Schritt ein Lötvorgang durchgeführt wird. Hierbei ist bisher eine Untersuchung des Aufdruckzustandes der Lötpaste vor dem Befördern in den Reflow-Ofen notwendig, die mit Hilfe von Vorrichtungen zum dreidimensionalen Messen durchgeführt werden. Ferner ist es bisher, nachdem die Leiterplatine dem Reflow-Schritt Reflowprozess ausgesetzt wurde, notwendig, den Montage- bzw. Befestigungszustand der elektronischen Bauteile zu untersuchen, und auch während einer solchen Untersuchung kann eine Vorrichtung zum dreidimensionalen Messen verwendet werden.
In den vergangenen Jahren sind verschiedene so genannte Nicht-Kontakt-Vorrichtung zum dreidimensionalen Messen vorgeschlagen worden, die Licht verwenden. Im Zusammenhang mit dieser Nicht-Kontakt-Vorrichtung zum dreidimensionalen Messen ist eine Technologie vorgeschlagen worden, die Vorrichtungen zum dreidimensionalen Messen unter Verwendung des Phasenverschiebungsverfahrens (vgl. die Druckschrift 1 und dergleichen) betrifft. In einer Vorrichtung zum dreidimensionalen Messen, die dieses Phasenverschiebungsverfahren verwendet, wird ein Bestrahlungsmittel, in dem eine Lichtquelle und ein Filter zur Erzeugung eines sinusförmigen Wellenmusters kombiniert sind, verwendet, und dieses Bestrahlungsmittel bestrahlt die Leiterplatine mit einem Lichtmuster sinusförmiger (streifenförmiger) Lichtintensitätsverteilung. Anschließend werden Punkte auf dem Messobjekt mit Hilfe einer CCD-Kamera oder dergleichen, die direkt über der Leiterplatine angeordnet ist, gemessen. In diesem Fall ist die Intensität I des Lichts an einem Punkt P auf dem Messobjekt in dem Bild durch folgende Gleichung gegeben: I = e + f·cosϕ (wobei e ein optisches Gleichstromrauschen (Offset-Komponente), f ein sinusförmiger Kontrast (Reflexionsgrad) und (eine durch eine Ungleichmäßigkeit des Messobjekts aufgeprägte Phase ist).
Hierbei wird das Lichtmuster so bewegt, dass sich die Phase verändert, was zum Beispiel in vier Stufen erfolgen kann (z. B. ϕ + 0, ϕ + ϕ/2, ϕ + 3/2π und ϕ + 3/2π). Bilder mit Intensitätsverteilungen, die diesen Phasenverschiebungen entsprechen (z. B. I0, I1, I2 bzw. I3) werden aufgenommen, und die Modulationskomponente α wird bestimmt nach der Formel unten. α = arctan{(I₃ – I₁)/(I₀ – I₂)).
Diese Modulationskomponente α kann verwendet werden, um dreidimensionale Koordinaten (X, Y, Z) an dem Punkt P des Messobjekts, wie etwa Lötpaste oder dergleichen zu bestimmen, und diese dreidimensionalen Koordinaten werden verwendet, um die dreidimensionale Form der Lötpaste zu messen und insbesondere die Höhe der Lötpaste zu messen.
Jedoch umfasst eine tatsächliche Messung sowohl große als auch kleine Messobjekte. So gibt es z. B. im Fall von Lötpasten sowohl dünne, schichtförmige Lötpasten als auch erhabene Lötpasten, die die Form eines Kegelstumpfes haben. Wenn die Lücken zwischen den Linien des aufgestrahlten Lichtmusters vergrößert werden, um eine Anpassung an die maximale Höhe solcher Messobjekte vorzunehmen, wird das Auflösungsvermögen schlecht, und es bestehen dahingehend Bedenken, dass sich die Messgenauigkeit verschlechtern wird. Andererseits führt dies dann, obwohl es unter Umständen möglich ist, die Genauigkeit durch Verringerung der Lücken zwischen den Linien zu erhöhen, dahingehend zu bedenken, dass der messbare Höhenbereich ungenügend klein werden würde (derartige schmale Lücken würden zu Fehlern durch unterschiedliche Linienordnungen führen).
Daher ist vorgeschlagen worden, das oben beschriebene Phasenverschiebungsverfahren mit dem Verfahren zum räumlichen Kodieren zu kombinieren, um sowohl einen großen messbaren Bereich als auch eine hohe Messgenauigkeit zu erreichen (vgl. Druckschrift 2).
Druckschrift 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. H11-211443
Druckschrift 2: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. H11-148810
Es sind aus der WO 99/28 704 A1 sowie aus der US 6 075 605 A , Verfahren zum dreidimensionalen Messen bekannt, welche unterschiedliche Kodierungsverfahren kombinieren. Die WO 99/28 704 A1 gibt dafür unterschiedliche Verfahren an, welche allein oder in Kombination, je nach Bedarf angewandt werden können. Die US 6 075 605 A , gibt dagegen die Kombination eines Phasenverschiebungsverfahrens mit einem Verfahren zum räumlichen kodieren an.
[Kurzdarstellung der Erfindung]
[Durch die Erfindung zu lösendes Problem]
Jedoch muss gemäß den voranstehend beschriebenen Technologien eine zuvor bestimmte Anzahl von Abbildungsoperationen selbst dann durchgeführt werden, wenn das Verfahren zum räumlichen Kodieren zusätzlich zu dem Phasenverschiebungsverfahren verwendet wird, was zwangsläufig zu einer Erhöhung der Anzahl an Abbildungsoperationen führt. Aus diesem Grund hat es dahingehend Bedenken gegeben, dass diese Technologie insgesamt zu einer Verringerung der Verarbeitungsgeschwindigkeit und der Notwendigkeit einer Verlängerung der Messzeit führen könnte.
Angesichts der oben beschriebenen Zusammenhänge ist es Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum dreidimensionalen Messen der Höhe eines zu messenden Objektteils bereitzustellen, das dazu geeignet ist, den messbaren Höhenbereich zu vergrößern, ein sehr genaues Messergebnis zu liefern und die Anzahl an Abbildungsoperationen zu minimieren, so dass eine Verbesserung der Mess- bzw. Untersuchungseffizienz erreicht wird.
[Mittel zum Lösen des Problems]
Dieses Ziel wird durch ein Varfahren nach Anspruch 1 erreicht.
Wenn das Messobjektteil niedriger als ein vorbestimmter erster Wert ist, wird das Verfahren zum räumlichen Kodieren nicht durchgeführt. Das heißt, die Höhe des Messobjektteils wird nur mit Hilfe des Phasenverschiebungsverfahrens berechnet. Somit ist eine sehr genaue Messung ohne die Durchführung des Verfahrens zum räumlichen Kodieren möglich, wenn das Messobjektteil niedrig ist. Dadurch wird die Messeffizienz stark erhöht.
Wenn die gewonnenen zweiten Höhendaten auf der Basis von Bibliotheksdaten anzeigen, dass das Messobjektteil höher als oder gleich hoch wie ein vorbestimmter erster Wert ist, wird auch das Verfahren zum räumlichen Kodieren verwendet.
Hierbei wird die Anzahl der zweiten Mehrzahl von Bildsätzen für das Verfahren zum räumlichen Kodieren, auf größer oder gleich zwei gesetzt. Auf diese Weise führt die zwei- oder mehrmalige Durchführung der Abbildung zu zwei oder mehr Bilddatensätzen, die für das Verfahren zum räumlichen Kodieren verwendet werden. Dadurch ist selbst dann, wenn mehrere Höhenkandidaten vorliegen würden, wenn nur das Phasenverschiebungsverfahren verwendet wird, eine korrekte Identifizierung der Linienordnung für das Phasenverschiebungsverfahren möglich, so dass eine genaue Messung durchgeführt werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung nach Anspruch 2 ist das für das Phasenverschiebungsverfahren verwendete streifenförmige Lichtmuster ein Muster ist, das eine gleiche Periode, aber eine unterschiedliche Phase für jede Abbildung zum Ausstrahlen des in dem Phasenverschiebungsverfahren verwendeten streifenförmigen Lichtmusters besitzt. Daher können die Berechnungsformeln und das Berechnungsprogramm des Phasenverschiebungsverfahrens vereinfacht und die Messgenauigkeit somit verbessert werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 3 ist das streifenförmige Lichtmuster, das für das Verfahren zum räumlichen Kodieren verwendet wird, ein Muster ist, bei dem sich hell und dunkel mit einer Periode umkehren, die ein Vielfaches eines ganzzahligen Wertes ist, wobei der ganzzahlige Wert für jede Abbildung zum Ausstrahlen des für das Verfahren zum räumlichen Kodieren verwendeten Lichtmusters bezüglich eines Lichtmusters minimaler Periode verschieden ist. Hier durch kann der messbare Höhenbereich durch Erhöhen der Anzahl der Bildsätze vergrößert werden.
[Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform]
Nachfolgend ist eine Ausführungsform mit Bezug auf die Figuren erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[1] Dies ist eine vereinfachte Konfigurationszeichnung, die eine Leiterplatinen-Untersuchungsvorrichtung zeigt, die eine Vorrichtung zum dreidimensionalen Messen enthält.
[2] Dies ist eine vereinfachte Strukturzeichnung, die eine Flüssigkristall-Transmissionsvorrichtung zeigt.
[3] Dies ist eine Figur, die ein Lichtsteuerungsmuster für das Phasenverschiebungsverfahren und das Verfahren zum räumlichen Kodieren in der Flüssigkristall-Transmissionsvorrichtung zeigt.
[4] Dies ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel von Einzelheiten der Verarbeitung einer LeiterplatinenUntersuchung an einem bestimmten Untersuchungsbereich zeigt.
[5] Dies ist ein schematisches Diagramm, das das Lichtmuster für das Phasenverschiebungsverfahren zeigt, das ausgestrahlt wird, wenn eine Messung in dem ersten Modus durchgeführt wird.
[6] Dies ist ein schematisches Diagramm, das das Lichtmuster für das Phasenverschiebungsverfahren und das Lichtmuster für das Verfahren zum räumlichen Kodieren zeigt, die ausgestrahlt werden, wenn eine Messung in einem zweiten Modus durchgeführt wird.
[7] Dies ist eine schematische Diagrammzeichnung, die das Lichtmuster für das Phasenverschiebungsverfahren und das Lichtmuster für das Verfahren zum räumlichen Kodieren zeigt, die ausgestrahlt werden, wenn eine Messung in einem dritten Modus durchgeführt wird.
[8] Dies ist eine erläuternde Zeichnung, die einen bestimmten Moment einer Höhenmessung zeigt.
[9] Dies ist eine erläuternde Zeichnung, die einen anderen bestimmten Moment einer Höhenmessung zeigt.
[10] Dies ist eine erläuternde Zeichnung, die einen Moment einer Bestimmung der Licht-Dunkel-Grenze durch separate Bestrahlung von Lichtmustern zeigt, wobei die hellen und die dunklen Bereiche in den Lichtsteuerungsmustern unter Verwendung der Flüssigkristall-Ausstrahlungsvorrichtung in einer weiteren Ausführungsform invertiert sind.
[Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform]
Nachfolgend ist eine Ausführungsform mit Bezug auf die Figuren erläutert.
1 ist eine vereinfachte Konfigurationszeichnung, die schematisch eine Leiterplatinen-Untersuchungsvorrichtung 1 zeigt, die mit einer Vorrichtung zum dreidimensionalen Messen der vorliegenden Ausführungsform ausgestattet ist. Wie es in 1 gezeigt ist, ist die Leiterplatinen-Untersuchungsvorrichtung 1 mit einer Bewegungseinrichtung 2 zum Transportieren einer Leiterplatine K, auf die eine Lötpaste C, die das Messobjekt bildet, aufgedruckt ist, einer Bestrahlungsvorrichtung 3 zum Strahlen eines bestimmten Lichtmusters von schräg oben auf eine Oberfläche der Leiterplatine K und einer CCD-Kamera 4 als einem Abbildungsmittel zum Abbilden eines durch die oben beschriebene Bestrahlung bestrahlten Bereichs der Leiterplatine K ausgestattet. Eine Lötpaste C in der vorliegenden Erfindung ist gebildet und auf ein Elektrodenmuster aufgedruckt, das aus einer auf der Leiterplatine K angeordneten Kupferfolie gebildet ist. Ferner ist eine Lotplattierung auf dem Elektrodenmuster vorgesehen. Die oben beschriebene Bewegungseinrichtung 2 dient dazu, die Leiterplatine K während der Untersuchung in einer horizontalen Richtung, d. h. in Richtung einer X-Achse und einer Y-Achse zu bewegen.
Nachfolgend ist das Bestrahlungsmittel 3 ausführlich erläutert. Das Bestrahlungsmittel 3 umfasst eine als LED gebildete Lichtquelle 11, eine Kondensorlinse 12 zum Bündeln eines von der Lichtquelle 11 ausgestrahlten Lichts, eine Flüssigkristall-Transmissionsvorrichtung 13 und eine Projektionslinse 14 zum Projizieren des durch die Flüssigkristall-Transmissionsvorrichtung 13 transmittierten Lichtmusters.
In der vorliegenden Erfindung dient das Bestrahlungsmittel 3 der Ausstrahlung des für das Phasenverschiebungsverfahren bzw. das Verfahren zum räumlichen Kodieren verwendeten Lichtmusters sowie der Umschaltung zwischen diesen Lichtmustern. Insbesondere ist das für das Phasenverschiebungsverfahren verwendete Lichtmuster ein streifenförmiges Lichtmuster, dessen Intensitätsverteilung (Leuchtdichte) sich sinusförmig mit einer festen Periode ändert. In dem Phasenverschiebungsverfahren wird die Phase des streifenförmigen Lichtmusters während der Bestrahlung in Inkrementen von 1/4 Periode verändert.
Das für das Verfahren zum räumlichen Kodieren verwendete Lichtmuster ist ein Muster, in dem sich helle und dunkle Bereiche mit einer Periode umkehren, die ein Vielfaches einer ganzen Zahl ist, die sich während jedes Bestrahlungszählers relativ zu einem Lichtmuster mit minimaler Periode ändert. Insbesondere wird, wenn man die minimale Periode als eine Periode (Periode 1) des für das oben beschriebene Phasenverschiebungsverfahren verwendeten, streifenförmigen Lichtmusters annimmt, ein streifenförmiges Lichtmuster, das sich von hell nach dunkel und umgekehrt umkehrt, ausgestrahlt, so dass es einen hellen Teil und einen dunklen Teil pro Periode 1 besitzt. Während einer zweiten Bestrahlung wird ein streifenförmiges Lichtmuster, das sich von hell nach dunkel und umgekehrt umkehrt, ausgestrahlt, so dass es einen hellen Teil und einen dunklen Teil innerhalb einer Periode besitzt, die doppelt so lang ist wie die Periode 1. Während der dritten Bestrahlung wird ein streifenförmiges Lichtmuster, das sich von hell nach dunkel und umgekehrt umkehrt, ausgestrahlt, so dass es einen hellen Teil und einen dunklen Teil innerhalb einer Periode besitzt, die viermal so lang ist wie die der Periode 1 (viermal die Länge der oben beschriebenen minimalen Periode).
Um in der vorliegenden Ausführungsform die Bestrahlung mit den oben beschriebenen Lichtmustern zu erhalten, wird die nachfolgend beschriebene Konfiguration der Flüssigkristall-Transmissionsvorrichtung 13 verwendet. Das heißt, wie es in 2 gezeigt ist, umfasst die Flüssigkristall-Transmissionsvorrichtung 13 eine Flüssigkristall-Spaltplatte 21 und einen Dekoder 22 zum Dekodieren eines Signalmusters von einem nachfolgend beschriebenen Flüssigkristall-Kontroller 72 einer Steuerungsvorrichtung 7 und zum Ändern des Spaltmusters der Flüssigkristall-Spaltplatte 21. Auf einer Oberfläche der Flüssigkristall-Spaltplatte 21 sind mehrere anodenseitig transparente Elektroden 25a, 25b, 25c, ...., 25h (nachfolgend zusammenfassend als „anodenseitig transparente Elektroden 25” bezeichnet) angeordnet, die die Flüssigkristall-Spaltplatte 21 in ihrer Längsrichtung unterteilen. In 2 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit und besseren Verständlichkeit nur 8 Elektroden dargestellt, obgleich die Anzahl der Elektroden tatsächlich sehr viel höher ist. Die Elektroden werden durch den Dekoder 22 einzeln mit elektrischer Energie versorgt. Eine einzige, gemeinsame, kathodenseitige, transparente Elektrode 26 ist auf der entgegengesetzten Oberfläche der Flüssigkristall-Spaltplatte 21 angeordnet und geerdet. Das Flüssigkristall, das den Spalt zwischen diesen Elektroden 25 und 26 ausfüllt, ist entweder ein Flüssigkristall, das Licht blockiert, wenn eine Spannung angelegt wird, oder ein Flüssigkristall, das transparent wird, wenn eine Spannung angelegt wird.
Nachfolgend ist das Lichtsteuerungsmuster dieser Flüssigkristall-Transmissionsvorrichtung 13 erläutert. Wie es oben beschrieben ist, kann die Flüssigkristall-Transmissionsvorrichtung 13 verwendet werden, um zwischen einem Lichtsteuerungsmuster, das für das Phasenverschiebungsverfahren verwendet wird, und einem Lichtsteuerungsmuster, das für das Verfahren zum räumlichen Kodieren verwendet wird, umzuschalten. Das für das Phasenverschiebungsverfahren verwendete Lichtsteuerungsmuster ist, wie es durch das beispielhafte Lichtsteuerungsmuster der Phasenverschiebungen S1 bis S4 von 3 gezeigt ist, so konfiguriert, dass sich die Lichtdurchlässigkeit stufenweise verändert, so dass Licht derart transmittiert wird, das es einer Sinuswelle folgt. Das Lichtsteuerungsmuster wird sukzessive von der Phasenverschiebung S1 zu der Phasenverschiebung S4 umgeschaltet, wobei die Phase jeweils um 90° (π/2) inkrementiert wird. Auf diese Weise strahlt das Bestrahlungsmittel 3 ein streifenförmiges Lichtmuster aus, das sich im Wesentlichen sinusförmig mit einer festen Periode ändert, werden vier Bestrahlungen durchgeführt, deren Phasen jeweils in der oben beschriebenen Weise verschoben sind, und wird für jede der Bestrahlungen eine Abbildung für das Phasenverschiebungsverfahren durchgeführt.
Wie es durch das beispielhafte Lichtsteuerungsmuster des räumlichen Codes (oder Raumcodes) C1 bis räumlichen Codes C3 in 3 gezeigt ist, ist das für das Verfahren zum räumlichen Kodieren verwendete Lichtsteuerungsmuster so ausgelegt, dass sich die Lichtdurchlässigkeit zwischen „0 (Minimum)” und „4 (Maximum)” ändert. Für den räumlichen Code C1 wird ein Lichtsteuerungsmuster verwendet, das eine Streifenform besitzt, die sich derart umkehrt, dass Helligkeit (Lichttransmission) und Dunkelheit (Lichtblockade) jeweils einmal pro Periode 1 auftreten, wobei diese Periode 1 die Periode (minimale Periode) des Lichttransmissionsmusters der Phasenverschiebungen S1 bis S4 ist. Für den räumlichen Code C2 wird ein Lichtsteuerungsmuster verwendet, das eine Streifenform besitzt, die sich derart umkehrt, dass Helligkeit (Lichttransmission) und Dunkelheit (Lichtblockade) jeweils mit einer Periode auftreten, die doppelt so lang wie die Periode 1 ist. Für den räumlichen Code C3 wird ein Lichtsteuerungsmuster verwendet, das eine Streifenform besitzt, die sich derart umkehrt, dass Helligkeit (Lichttransmission) und Dunkelheit (Lichtblockade) mit einer Periode auftreten, die zweimal so lang ist (d. h. viermal diejenige des räumlichen Codes C1).
Wenn in der vorliegenden Ausführungsform eine Messung in dem Phasenverschiebungsverfahren durchgeführt wird, werden für jeden Messpunkt vier Abbildungsoperationen durchgeführt. Jedoch wird, während der Messung in dem Verfahren zum räumlichen Kodieren durchgeführt wird, wie es nachstehend erläutert ist, auf der Grundlage der approximierten Höhendaten der Lötpaste zu einem gegebenen Zeitpunkt die Abbildungsanzahl, mit der das für das Verfahren zum räumlichen Kodieren verwendete Lichtmuster ausgestrahlt wird, bestimmt, und es wird eine Abbildung und Ausstrahlung mit einer der bestimmten Abbildungsanzahl entsprechenden Häufigkeit durchgeführt. Insbesondere wird auf der Grundlage der approximierten Höhendaten der Lötpaste eine Messung in einem ersten Modus durchgeführt, wenn bestimmt wird, dass die Lötpaste (Messobjektteil) innerhalb eines Bereichs wie etwa von 0 μm bis 100 μm (100 μm ausgeschlossen) liegt. Wenn bestimmt wird, dass der Messobjektteil innerhalb eines Bereichs wie etwa von 100 μm bis 200 μm (200 μm ausgeschlossen) liegt, wird eine Messung in einem zweiten Modus durchgeführt. Wenn bestimmt wird, dass der Messobjektteil innerhalb eines Bereichs von etwa von 200 μm bis 400 μm liegt, wird eine Messung unter in einem dritten Modus durchgeführt. Zur Vereinfachung der Erläuterung ist nachfolgend die vorliegende Ausführungsform für einen Fall beschrieben, in dem die Lötpaste (Messobjektteil) 400 μm nicht überschreitet.
Wenn eine Messung in dem ersten Modus durchgeführt wird, wird die Abbildungsanzahl für das Verfahren zum räumlichen Kodieren auf Null gesetzt. Daher wird in diesem Fall die Messung nur mit dem Phasenverschiebungsverfahren durchgeführt.
Wenn eine Messung in dem zweiten Modus durchgeführt, wird die Abbildungsanzahl für das Verfahren zum räumlichen Kodieren auf zwei gesetzt. In diesem Fall wird eine Bestrahlung unter Verwendung des Lichtsteuerungsmusters mit dem räumlichen Code C1 minimaler Periode und des Lichtsteuerungsmusters mit dem räumlichen Code C2 der doppelt so langen Periode wie die minimale Periode durchgeführt.
Wenn eine Messung in dem dritten Modus durchgeführt, wird die Abbildungsanzahl für das Verfahren zum räumlichen Kodieren auf drei gesetzt. In diesem Fall wird eine Bestrahlung unter Verwendung des Lichtsteuerungsmusters mit dem räumlichen Code C1 minimaler Periode, des Lichtsteuerungsmusters mit dem räumlichen Code C2 der doppelt so langen Periode und des Lichtsteuerungsmusters mit dem räumlichen Code C3 der noch einmal um den Faktor zwei längeren Periode durchgeführt.
Wie es in 1 gezeigt ist, ist die Steuerungsvorrichtung 7 zum Ansteuern des oben beschriebenen Bestrahlungsmittels 3, der CCD-Kamera 4, der Bewegungseinrichtung 2 und dergleichen vorgesehen. Die Steuerungsvorrichtung 7 führt ferner eine Untersuchung und verschiedene Berechnungen (Messungen) auf der Grundlage der durch die CCD-Kamera 4 abgebildeten Bilddaten durch. Das heißt, wenn die Leiterplatine K an einer bestimmten Position auf der Bewegungseinrichtung 2 angeordnet wird, führt die Steuerungsvorrichtung 7 zuerst eine Ansteuerung eines nicht dargestellten Stellmotors oder dergleichen durch, um zu bewirken, dass die Leiterplatine K zu einer wohl definierten Position bewegt wird, und die Steuerungsvorrichtung 7 bewirkt, dass die Leiterplatine K zu der Anfangsposition bewegt wird. Diese Anfangsposition ist zum Beispiel eine Position innerhalb einer Oberfläche der Leiterplatine K, die zuvor in Einheiten unterteilt worden ist, die jeweils dem Blickfeld der CCD-Kamera 4 entsprechen. Die Steuerungsvorrichtung 7 führt ferner eine Ansteuerung des Bestrahlungsmittels 3 durch, indem sie die Ausstrahlung des Lichtmusters initiiert, und steuert die aufeinanderfolgende Umschaltung zwischen den vier Bestrahlungen, indem sie das für das Phasenverschiebungsverfahren verwendete Lichtmuster in Schritten von 1/4 Periode verschiebt. Ferner kann, wenn es erforderlich sein sollte, die Ausstrahlung des für das Verfahren zum räumlichen Kodieren verwendeten Lichtmusters durchgeführt werden. Während die Lichtmuster auf diese Weise ausgestrahlt werden, steuert die Steuerungsvorrichtung 7 ferner die CCD-Kamera 4 an, bildet den Untersuchungsbereichsteil für jede dieser Bestrahlungen ab und gewinnt die jeweils erforderlichen Bilddaten (Abbildungsdaten, die für das Phasenverschiebungsverfahren verwendet werden, und Abbildungsdaten, die für das Verfahren zum räumlichen Kodieren verwendet werden).
Die Steuerungsvorrichtung 7 ist mit einem Bildspeicher ausgestattet und speichert aufeinanderfolgend alle Bilddaten. Die Steuerungsvorrichtung 7 führt verschiedene Bildverarbeitungen auf der Grundlage dieser gespeicherten Bilddaten durch. Während die Steuerungsvorrichtung 7 diese Bildverarbeitung durchführt, steuert sie den Stellmotor an und bewirkt, dass sich die Bewegungseinrichtung 7 (die Leiterplatine K) zu dem nächsten Untersuchungsbereich bewegt. Die Steuerungsvorrichtung 7 speichert diese Bilddaten in dem Bildspeicher. Sobald jedoch die Bildverarbeitung unter Verwendung des Bildspeichers abgeschlossen ist, werden schon die nächsten Bilddaten in dem Bildspeicher gespeichert, so dass die Steuerungsvorrichtung 7 schnell die nächste Bildverarbeitung durchführen kann. Das heißt, während sich die Untersuchung zu dem nächsten Untersuchungsbereich (der (n + 1)-te) bewegt und eine Bildeingabe durchgeführt wird, werden die Bildverarbeitung und Messbestimmung für den n-ten Untersuchungsbereich durchgeführt. Anschließend wird die oben beschriebene Parallelverarbeitung in gleicher Weise solange wiederholt, bis die Untersuchung aller Untersuchungsbereiche beendet ist. Während der Untersuchungsbereich gesteuert durch die Steuerungsvorrichtung 7 der Leiterplatinen-Untersuchungsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform auf diese Weise bewegt wird, wird zeitgleich eine Verarbeitung der aufeinanderfolgenden Abbildungen durchgeführt, so dass eine dreidimensionale Messung einschließlich einer Höhenmessung der auf der Leiterplatine K aufgedruckten Lötpaste durchgeführt wird, wodurch es möglich ist, einen Bedruckungszustand der Lötpaste schnell und exakt zu untersuchen.
Um die oben beschriebene Steuerung zu verwirklichen, umfasst die Steuerungsvorrichtung 7 einen Hauptkontroller 71, einen Flüssigkristall-Kontroller 72, einen Lichtquellen-Kontroller 73 und einen Kamera-Kontroller 74 als das Bildsteuerungsmittel. Der Flüssigkristall-Kontroller 72 steuert hauptsächlich das oben beschriebene Lichtsteuerungsmuster der Flüssigkristall-Transmissionsvorrichtung 13. Der Lichtquellen-Kontroller 73 steuert hauptsächlich die AN/AUS-Steuerung der Lichtquelle 11. Der Kamera-Kontroller 74 steuert die Abbildung des Untersuchungsbereichsteils durch die CCD-Kamera 4, wie es oben beschrieben ist. Zusätzlich zur Abbildung dient der Kamera-Kontroller 74 dem Ermitteln (Lesen) der approximierten Höhendaten der Lötpaste auf der Grundlage der Designdaten, Produktionsdaten und dergleichen der Leiterplatine K. Anschließend bestimmt der Kamera-Kontroller 74 auf der Grundlage dieser approximierten Höhendaten die Abbildungsanzahl für die CCD-Kamera 4 auf der Grundlage einer Ausstrahlung des für das Verfahren zum räumlichen Kodieren verwendeten Lichtmusters, wie es oben beschrieben ist.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die approximierte Höhe der Lötpaste (jedes Messobjektteils) auf der Grundlage der Ermittlung (Lesung) von Bibliotheksdaten der Leiterplatine K als die oben beschriebenen approximierten Höhendaten gewonnen. Natürlich sind die Bibliotheksdaten nicht auf Designdaten und Produktionsdaten der Leiterplatine K begrenzt. CAD-Daten, Montagedaten, Bauteildaten oder jede beliebige Kombination solcher Daten können als die Bibliotheksdaten verwendet werden.
Der Hauptkontroller 71 überwacht hauptsächlich alle Steuerungen durch die Kontroller 72 bis 74, steuert die Bewegungseinrichtung 2 und führt Mess- und Bildverarbeitungen (Messungen mit dem Phasenverschiebungsverfahren und dem Verfahren zum räumlichen Kodieren) auf der Grundlage der durch Abbilden gewonnenen Bilddaten durch. Das heißt, der Hauptkontroller 71 fungiert sowohl als das erste Berechnungsmittel als auch als das zweite Berechnungsmittel der vorliegenden Erfindung.
Nachfolgend sind, beginnend mit dem Hauptkontroller 71, die Einzelheiten der Verarbeitung während der dreidimensionalen Messung (Leiterplatinenuntersuchung) durch die Steuerungsvorrichtung 7 mit Bezug auf das Flussdiagramm der 4 beschrieben. 4 zeigt ein Beispiel von Verarbeitungsinhalten einer Leiterplatinenuntersuchung eines bestimmten Untersuchungsbereichs. In Schritt S101 liest die Steuerungsvorrichtung die entsprechenden Bibliotheksdaten der Leiterplatine K. Im folgenden Schritt S102 werden approximierte Höhen der Lötpaste (Messobjektteil) gewonnen.
Dann, wenn die gewonnenen approximierten Höhen des Messobjektteils innerhalb des Bereichs von 0 μm bis 100 μm liegen, fährt die Verarbeitung mit Schritt S103 fort, und die Messung wird in dem ersten Modus durchgeführt. Während der Messung in dem ersten Modus ist die Abbildungsanzahl für das Verfahren zum räumlichen Kodieren auf Null gesetzt, wie es in 5 gezeigt ist. Daher wird in diesem Fall die Messung nur unter Verwendung des Phasenverschiebungsverfahrens durchgeführt. Das heißt, es wird auf der Grundlage der oben beschriebenen Lichtsteuerungsmuster mit den Phasenverschiebungen S1 bis S4 eine Ausstrahlung von Lichtmustern viermal durchgeführt (d. h. Phasenverschiebungsverfahren IS1 bis IS4), wie es in 5 gezeigt ist. Danach wird die Höhenmessung des Messobjektteils nur auf der Grundlage eines bekannten Phasenverschiebungsverfahrens durchgeführt, wie es oben im Zusammenhang mit dem Stand der Technik erläutert ist.
Wenn die gewonnenen approximierten Höhen des Messobjektteils innerhalb des Bereichs von 100 μm bis 200 μm liegen, fährt die Verarbeitung mit Schritt S104 fort, und die Messung wird in dem zweiten Modus durchgeführt. Während der Messung in dem zweiten Modus, ist die Abbildungsanzahl für das Verfahren zum räumlichen Kodieren auf zwei gesetzt. In diesem Fall wird eine Bestrahlung mit dem Lichtsteuerungsmuster des räumlichen Codes C1 mit der minimalen Periode und des räumlichen Codes C2 mit der doppelt so langen Periode wie die des räumlichen Codes C1 durchgeführt. Das heißt, es werden zwei Bestrahlungen ausgeführt, wie es in 6 gezeigt ist: Eine mit dem Lichtmuster des Verfahrens zum räumlichen Kodieren KC1 und eine mit dem des Verfahrens zum räumlichen Kodieren KC2, wobei während jeder dieser Bestrahlungen Abbildungen für das Verfahren zum räumlichen Kodieren durchgeführt werden. Ferner wird unabhängig von einer solchen Abbildung eine Ausstrahlung von Lichtmuster viermal durchgeführt (Phasenverschiebung S1 bis Phasenverschiebung S4), und die jeweilige Abbildung für das Phasenverschiebungsverfahren wird für jede Bestrahlung durchgeführt. Anschließend wird zuerst auf der Grundlage des Verfahrens zum räumlichen Kodieren die Raumcodenummer des Messobjektteils identifiziert. Auf der Grundlage dieser Raumcodenummeridentifizierung wird eine Linienordnung des Phasenverschiebungsverfahrens identifiziert. Anschließend wird auf der Grundlage der identifizierten Linienordnung das Phasenverschiebungsverfahren verwendet, um eine Höhenmessung des Messobjektteils durchzuführen.
Wenn die gewonnen, approximierten Höhen des Messobjektteils innerhalb des Bereichs von 200 μm bis 400 μm liegen, fährt die Verarbeitung mit Schritt S105 fort, und die Messung wird im dritten Modus durchgeführt. Während der Messung im dritten Modus ist die Abbildungsanzahl für das Verfahren zum räumlichen Kodieren auf drei gesetzt. In diesem Fall wird die Bestrahlung mit dem Lichtsteuerungsmuster des räumlichen Codes C1 mit minimaler Periode, des räumlichen Codes C2 mit der zweifachen Periode des räumlichen Codes C1, und des räumlichen Codes C3 mit der zweifachen Periode des räumlichen Codes C2 durchgeführt. Das heißt, die Bestrahlung wird dreimal durchgeführt, wie es in 7 gezeigt ist: einmal mit dem Lichtmuster des Verfahrens zum räumlichen Kodieren KC1, einmal mit dem des Verfahrens zum räumlichen Kodieren KC2 und einmal mit dem des Verfahrens zum räumlichen Kodieren KC3, und während jeder dieser Bestrahlungen wird ein Abbildungsvorgang für das Verfahren zum räumlichen Kodieren durchgeführt. Ferner werden unabhängig von einem solchen Abbildungsvorgang Bestrahlungen von Lichtmustern viermal durchgeführt, einmal für jedes der Phasenverschiebungsverfahren IS1 bis IS4, und für jede Bestrahlung wird ein Abbildungsvorgang für das Phasenverschiebungsverfahren durchgeführt. Anschließend wird auf der Grundlage des Verfahrens zum räumlichen Kodieren zuerst die Raumcodenummer des Messobjektteils identifiziert. Auf der Grundlage dieser Raumcodenummeridentifizierung wird eine Linienordnung für das Phasenverschiebungsverfahren identifiziert. Anschließend wird auf der Grundlage der identifizierten Linienordnung das Phasenverschiebungsverfahren verwendet, um die Höhenmessung des Messobjektteils durchzuführen.
Nach dem oben beschriebenen Schritt S103, S104 oder S105 erfolgt in Schritt S106 eine Bestimmung auf der Grundlage von Messergebnissen. Das heißt, es wird bestimmt, ob die Höhe des Messobjekts gemäß dem oben beschriebenen Schritt S103, S104 oder S105 innerhalb eines zuvor eingestellten, erlaubten Bereichs liegt oder nicht. Anschließend wird in Schritt S107 dieses Bestimmungsergebnis ausgegeben. Danach ist die Verarbeitung abgeschlossen. Insbesondere wird, wenn die Höhe des Messobjekts innerhalb des zuvor eingestellten, erlaubten Bereichs liegt, „OK” als Ergebnis ausgegeben. Wenn die Höhe des Messobjekts nicht innerhalb des erlaubten Bereichs liegt, ist das Ergebnis „Fehlfunktion”, und es werden Operationen wie etwa eine Erzeugung eines Alarmtons, eine Notabschaltung der Untersuchungsvorrichtung und eine Anzeige solcher Effekte auf einem Monitor durchgeführt, um den Anwender zu informieren.
Nachfolgend ist ein spezifischeres Beispiel mit Bezug zu 8 erläutert. In der oben beschriebenen Weise wird eine endgültige Höhe des Messobjekts auf der Grundlage des durch das Phasenverschiebungsverfahren gewonnenen Phasenwinkels θ bestimmt. Zum Beispiel wird, wie es in 8 gezeigt ist, ein Periodenteil der Sinuswelle in dem Phasenverschiebungsverfahren als 100 μm angenommen, und der durch das Phasenverschiebungsverfahren gewonnene Phasenwinkel θ beträgt 90°. Anschließend, wie es in 8 gezeigt ist, werden die Kandidatenhöhen „25 μm”, „125 μm”, „225 μm” usw. Danach, wenn die approximierte Höhe des Messobjekts in den Bibliotheksdaten auf 100 μm bis 200 μm geschätzt wird, wird eine Messung in dem zweiten Modus durchgeführt. Das heißt, die Abbildungsanzahl für das Verfahren zum räumlichen Kodieren wird auf zwei gesetzt, und Lichtmuster werden zweimal ausgestrahlt, einmal unter Verwendung des Raumcodeverfahrens KC1 und einmal unter Verwendung des Raumcodeverfahrens KC2. Für jede Bestrahlung wird eine jeweilige Abbildung für das Verfahren zum räumlichen Kodieren durchgeführt. Danach wird, wenn die Raumcodenummer für das Verfahren zum räumlichen Kodieren „0” ist (wenn die Linienordnung „0” ist), die tatsächliche Höhe als „25 μm” angenommen. Wenn die Raumcodenummer „2” ist (wenn die Linienordnung „1” ist), wird die tatsächliche Höhe als „125 μm” angenommen.
Ferner werden die Kandidatenhöhen in 8, wenn der durch das Phasenverschiebungsverfahren in dem oben beschriebenen Beispiel gewonnene Phasenwinkel θ zum Beispiel 180° ist, „50 μm”, „150 μm”, „250 μm” usw. Dann, wenn die approximierte Höhe des Messobjekts in den Bibliotheksdaten auf 100 μm bis 200 μm geschätzt wird, wird eine Messung in dem zweiten Modus durchgeführt, und die Abbildungsanzahl für das Verfahren zum räumlichen Kodieren wird auf zwei gesetzt. Und wenn die Raumcodenummer für das Verfahren zum räumlichen Kodieren „0” oder „1” ist (wenn die Linienordnung „0” oder „2”) ist, wird die tatsächliche Höhe als „50 μm” angenommen. Wenn die Raumcodenummer „2” oder „3” ist (wenn die Linienordnung „1” ist), wird die tatsächliche Höhe als „150 μm” angenommen.
Nachfolgend ist ein weiteres Beispiel erläutert. Wenn zum Beispiel, wie es in 9 gezeigt ist, der durch das Phasenverschiebungsverfahren gewonnene Phasenwinkel θ 270° beträgt und wenn eine Periode einer Sinuswelle in dem Phasenverschiebungsverfahren 100 μm beträgt, werden die Kandidatenhöhen „75 μm”, „175 μm”, „275 μm”, „375 μm”, etc. Ferner, wenn die approximierte Höhe des Messobjekts in den Bibliotheksdaten auf 200 μm bis 400 μm geschätzt wird, wird eine Messung in dem dritten Modus durchgeführt. Das heißt, in diesem Fall wird die Abbildungsanzahl für das Verfahren zum räumlichen Kodieren auf drei gesetzt, und Lichtmuster werden dreimal ausgestrahlt, einmal mit dem Lichtmuster des Verfahrens zum räumlichen Kodieren KC1, einmal mit dem des Verfahrens zum räumlichen Kodieren KC2 und einmal mit dem des Verfahrens zum räumlichen Kodieren KC3. Während jeder dieser Bestrahlungen wird eine jeweilige Abbildung für das Verfahren zum räumlichen Kodieren durchgeführt. Anschließend, wenn die Raumcodenummer für das Verfahren zum räumlichen Kodieren „1” beträgt (wenn die Linienordnung „0”) ist, wird die tatsächliche Höhe als „75 μm” angenommen. Wenn die Raumcodenummer für das Verfahren zum räumlichen Kodieren „3” ist (wenn die Linienordnung „1” ist), wird die tatsächliche Höhe als „175 μm” angenommen. Wenn die Raumcodenummer für das Verfahren zum räumlichen Kodieren „5” ist (wenn die Linienordnung „2” ist), wird die tatsächliche Höhe als „275 μm” angenommen. Wenn die Raumcodenummer für das Verfahren zum räumlichen Kodieren „7” ist (wenn die Linienordnung „3”) ist, wird die tatsächliche Höhe als „375 μm” angenommen.
Obwohl die Messung der Höhe des Messobjektteils schließlich durch das Phasenverschiebungsverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform in der oben beschriebenen Weise durchgeführt wird, wird das Verfahren zum räumlichen Kodieren zuvor verwendet, um die Raumcodenummer entsprechend der Linie (Linienordnung) zu identifizieren, die dem Messobjektteil zugeordnet ist. Das heißt, durch Identifizierung der Linienordnung wird die Höhe des Messobjektteils gemessen. Als Folge davon ist es möglich, beide Effekte zu verwirklichen, sowohl eine Erhöhung des messbaren Höhenbereichs, was ein Vorteil des Verfahrens zum räumlichen Kodieren ist, als auch eine hoch genaue Messung, was ein Vorteil des Phasenverschiebungsverfahren ist.
Die vorliegende Ausführungsform kombiniert nicht nur das Phasenverschiebungsverfahren mit dem Verfahren zum räumlichen Kodieren, sondern die vorliegende Ausführungsform gewinnt vielmehr approximierte Höhen durch Auslesen von Bibliotheksdaten und Verwenden solcher approximierter Höhendaten, um die für das Verfahren zum räumlichen Kodieren verwendete Abbildungsanzahl zu bestimmen. Insbesondere wird, wenn die approximierte Höhe des Messobjektteils innerhalb des Bereichs von 0 μm bis 100 μm liegt, die Messung in dem ersten Modus (Phasenverschiebungsverfahren allein) durchgeführt. Wenn die approximierte Höhe des Messobjektteils innerhalb des Bereichs von 100 μm bis 200 μm liegt, wird die Messung unter in dem zweiten Modus durchgeführt (zwei Abbildungsoperationen unter Verwendung des Phasenverschiebungsverfahrens und des Verfahrens zum räumlichen Kodieren). Wenn die approximierte Höhe des Messobjektteils innerhalb eines Bereichs von 200 μm bis 400 μm liegt, wird die Messung in dem dritten Modus (drei Abbildungsoperationen unter Verwendung des Phasenverschiebungsverfahrens und des Verfahrens zum räumlichen Kodieren) durchgeführt. Auf diese Weise kann, wenn die verschiedenen Messobjektteile nicht besonders hoch sind, die Abbildungsanzahl, mit der das Abbildungsmittel das Lichtmuster ausstrahlt, das für das Verfahren zum räumlichen Kodieren verwendet wird, auf einen niedrigeren Wert gesetzt werden. Wenn hingegen der Messobjektteil hoch ist, wird die Abbildungsanzahl, mit der das Abbildungsmittel das Lichtmuster ausstrahlt, das für das Verfahren zum räumlichen Kodieren verwendet wird, entsprechend erhöht, wodurch es möglich ist, die Raumcodenummer (Linienordnung für das Phasenverschiebungsverfahren), die dem Höhenbereich entspricht, zu identifizieren. Das heißt, es kann der geeignetste minimale Abbildungsanzahl entsprechend den Höhendaten und dergleichen des zu einem gegebenen Zeitpunkt gewonnenen Messobjektteils bestimmt werden, so dass eine dreidimensionale Messung durchgeführt werden kann, die sehr genau ist, indem ein minimaler Gesamtabbildungsanzahl verwendet wird. Dadurch kann die Messgenauigkeit verbessert werden.
Insbesondere wird gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn die approximierte Höhe des Messobjektteils innerhalb des Bereichs von 0 μm bis 100 μm liegt, die Abbildungsanzahl, mit der das Lichtmuster ausgestrahlt wird, das für das Verfahren zum räumlichen Kodieren verwendet wird, auf Null gesetzt, und die Höhenmessung des Messobjektteils wird nur mit Hilfe des Phasenverschiebungsverfahrens durchgeführt. Daher kann eine höhere Messeffizienz erreicht werden.
Wenn hingegen die approximierte Höhe des Messobjekts größer als oder gleich 100 μm ist, wird die Abbildungsanzahl, mit der voneinander verschiedene Lichtmuster ausgestrahlt wird, unter Verwendung des Verfahrens zum räumlichen Kodieren auf größer oder gleich zwei gesetzt. Auf diese Weise sind wegen der Durchführung von zwei oder mehr Abbildungsoperationen zwei oder mehr Abbildungsdaten zur Verwendung in dem Verfahren zum räumlichen Kodieren vorhanden. Auf diese Weise ermöglicht diese Ausführungsform selbst dort, wo mehrere Höhenkandidaten vorhanden sein würden, wenn das Phasenverschiebungsverfahren allein verwendet worden wäre, die Identifizierung der Linienordnung für das Phasenverschiebungsverfahren mit höherer Genauigkeit, wodurch genaue Messungen durchgeführt werden können.
Ferner werden gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein einziges Bestrahlungsmittel 3 und eine einzige CCD-Kamera 4 verwendet. Mit anderen Worten, es ist eine Abbildung ohne die Verwendung eines separaten Abbildungsmittels für das Phasenverschiebungsverfahren und das Verfahren zum räumlichen Kodieren möglich, und es ist eine Bestrahlung ohne die Verwendung eines separaten Bestrahlungsmittels für das Phasenverschiebungsverfahren und das Verfahren zum räumlichen Kodieren möglich. Daher kann der erforderliche Platzbedarf und somit die Kosten verringert werden. Ferner wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Flüssigkristall-Transmissionsvorrichtung 13 mit der Flüssigkristall-Spaltplatte 21 als das Bestrahlungsmittel 3 verwendet, so dass die Anwendung sowohl für die Bestrahlung in dem Phasenverschiebungsverfahren als auch in dem Verfahren zum räumlichen Kodieren möglich ist. Dies hat eine erhöhte Zuverlässigkeit der oben beschriebenen Betriebsleistungen zur Folge.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Einzelheiten der oben beschriebenen Ausführungsform beschränkt, sondern kann zum Beispiel auf folgende Weisen implementiert werden.

(a) Die oben beschriebene Ausführungsform beschreibt einen Fall, in dem die Höhe der Lötpaste (Messobjektteil) 400 μm nicht überschreitet. Jedoch ist durch eine weitere Erhöhung der Abbildungsanzahl für das Verfahren zum räumlichen Kodieren eine Messung selbst dann möglich, wenn diese Höhe 400 μm überschreitet. Das heißt, obwohl die Obergrenze der Abbildungsanzahl für das Verfahren zum räumlichen Kodieren in der oben beschriebenen Ausführungsform drei beträgt, steht der Durchführung von vier oder noch mehr Abbildungsoperationen nichts Grundsätzliches im Wege.
(b) Obwohl es in der oben beschriebenen Ausführungsform nicht besonders erwähnt ist, ist die Identifizierung der Hell-Dunkel-Grenze in dem Verfahren zum räumlichen Kodieren wichtig. Daher kann die Flüssigkristall-Transmissionsvorrichtung 13 separat Lichtsteuerungsmuster mit invertierten Hell-Dunkel-Mustern ausstrahlen. Auf diese Weise wird das erste Lichtmuster zum Abbilden verwendet, und ein zweites Lichtmuster mit gegenüber dem ersten Lichtverteilungsmuster invertierter Hell-Dunkel-Verteilung wird zum Abbilden verwendet. In 10 wird ein Teil der durch die Bestrahlung mit dem ersten Lichtmuster gewonnenen Bilddaten mit der Bezeichnung La bezeichnet, und ein Teil der durch Bestrahlung mit dem zweiten Lichtmuster gewonnenen Bilddaten wird mit der Bezeichnung Lb bezeichnet. Der Teil La1 des Bestrahlungsbereichs, der dem Bereich transmittierten Lichts der unter Verwendung des ersten Lichtmusters gewonnenen Bilddaten La entspricht, wird zu dem Teil Lb1, der dem abgeschatteten (dunklen) Bereich der Bilddaten Lb entspricht, wenn das zweite Lichtmuster verwendet wird. Indem man die Punkte sich gegenseitig überschneidender Helligkeit dieser Bilddaten La und Lb (Punkte gleicher Lichtintensität) als die Grenze zwischen Helligkeit und Dunkelheit nimmt, haben selbst dann, wenn in dem von der Lichtquelle ausgestrahlten Licht Unregelmäßigkeiten auftreten oder wenn externe Faktoren vorliegen, solche Probleme keinen Einfluss. Eine genaue Identifizierung der Licht-Dunkel-Grenze ist dennoch möglich. Dadurch kann eine exakte Berechnung durch das Verfahren zum räumlichen Kodieren durchgeführt werden.
(c) Obwohl die Abbildungsanzahl durch das Phasenverschiebungsverfahren in der oben beschriebenen Ausführungsform als viermal angenommen ist, kann diese Abbildungsanzahl auf drei gesetzt werden (vgl. die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2002-81942 ).
(d) Obwohl die Messung in der oben beschriebenen Ausführungsform unter Verwendung einer minimalen Periode von 100 μm durchgeführt wird, ist dieser Wert nur beispielhaft. Es existiert keine grundsätzliche Begrenzung dieses Wertes.
(e) Obwohl in der oben beschriebenen Ausführungsform die Lötpaste das Messobjekt bildet, kann die Messung auch an anderen Messobjekten durchgeführt werden. Weitere Messobjekte können zum Beispiel Löthöcker, elektronische Komponenten, etc. sein.
(f) Obwohl in der oben beschriebenen Ausführungsform eine auch nur für einen einzigen Punkt von dem Bereich abweichende gemessene Höhe als Fehler bestimmt wird, ist der Bestimmungsstandard nicht begrenzt. Zum Beispiel kann ein Fehler dann bestimmt werden, wenn Abweichungen in mehreren Bereichen auftreten, und ein Fehler kann dann bestimmt werden, wenn das Volumen der gesamten Lötpaste kleiner als oder gleich groß wie ein vorbestimmter Wert ist.

Bezugszeichenliste

1: Leiterplatinen-Untersuchungsvorrichtung
3: Bestrahlungsmittel
4: CCD-Kamera, die das Abbildungsmittel bildet
7: Steuerungsvorrichtung
11: Lichtquelle
12: Flüssigkristall-Transmissionsvorrichtung
21: Flüssigkristall-Spaltplatte
25, 26: Elektrode
71: Hauptkontroller
72: Flüssigkristall-Kontroller
73: Lichtquellen-Kontroller
74: Kamerakontroller als das Abbildungssteuerungsmittel

Claims

Verfahren zum dreidimensionalen Messen einer Höhe eines zu messenden Objektteils (K), wobei das Verfahren eine Kombination aus einem Verfahren zum räumlichen Kodieren und einem Phasenverschiebungsverfahren ist und die Schritte umfasst: – Bestrahlen des Objektteils (K), mit einer Mehrzahl für das Phasenverschiebungsverfahren verwendeten ersten streifenförmigen Lichtmustern; – Abbilden des mit den ersten streifenförmigen Lichtmustern bestrahlten Objektteils (K) um eine erste Mehrzahl von Bildsätzen zu erzeugen; – Berechnen, unter Verwendung des Phasenverschiebungsverfahrens, von ersten Höhendaten, sogenannten Kandidatenhöhen des Objektteils (K) auf der Grundlage der ersten Mehrzahl von Bildsätzen, wobei die Kandidatenhöhen aufgrund der Phasenbeziehung mehrdeutig sind; – Gewinnen von zweiten Höhendaten des Objektteils (K) aufgrund von Bibliotheksdaten; wobei falls die zweiten Höhendaten kleiner als ein vorbestimmter erster Wert sind, – die tatsächliche Höhe des Objektteils (K) nur unter Verwendung des Phasenverschiebungsverfahrens bestimmt wird, ohne das Verfahren zur räumlichen Kodierung anzuwenden; und falls die zweiten Höhendaten größer oder gleich als der vorbestimmte erste Wert sind, – das Objektteil (K) mit zwei oder mehr unterschiedlichen zweiten streifenförmigen Lichtmustern, für das Verfahren zum räumlichen Kodieren, bestrahlt wird, – das mit den zwei oder mehr unterschiedlichen zweiten streifenförmigen Lichtmustern bestrahlte Objektteil (K), abgebildet wird um eine zweite Mehrzahl von Bildsätzen zu erzeugen; – eine Linienordnungszahl des Objektteils (K), zur Unterscheidung von identischen Phasenwinkeln in unterschiedlichen Perioden des Phasenverschiebungsverfahrens, unter Verwendung des Verfahrens zum räumlichen Kodieren identifiziert wird; – die tatsächliche Höhe des Objektteils (K) unter Verwendung der identifizierten Linienordnungszahl und den ersten Höhendaten des Phasenverschiebungsverfahrens bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das für das Phasenverschiebungsverfahren verwendete erste streifenförmige Lichtmuster ein Muster ist, das eine gleiche Periode, aber eine unterschiedliche Phase für jede Abbildung zum Ausstrahlen des in dem Phasenverschiebungsverfahren verwendeten ersten streifenförmigen Lichtmusters besitzt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das für das Verfahren zum räumlichen Kodieren verwendete zweite streifenförmige Lichtmuster ein Muster ist, bei dem sich hell und dunkel mit einer Periode umkehren, die ein Vielfaches eines ganzzahligen Wertes ist, wobei der ganzzahlige Wert für jede Abbildung zum Ausstrahlen des für das Verfahren zum räumlichen Kodieren verwendeten Lichtmusters bezüglich eines Lichtmusters minimaler Periode verschieden ist.